4.1.1 半导体及p结 1.2 半导体二极管4.1.1 半导体及pn结 1.2 半导体二极管.doc

教　　案 教师姓名 刘玲 课程名称 电工电子技术 班　级 授课日期 课　时 2 课　型 授新课 章节名称 任务四 4.1.1 半导体及PN结 1.2 半导体二极管（1） 教学目的 了解半导体的特性和导电方式，理解PN结的单向导电特性。 2、了解半导体二极管的结构。 3、理解二极管的工作原理、伏安特性。 教学重点 二极管的工作原理、伏安特性 教学难点 PN结的单向导电特性、二极管的伏安特性 补充、删 节、更新 教　　具 多媒体仪 课外作业 课后体会 授课主要内容 4.1 半导体的基本知识 4.1.1 PN结 一、半导体的导电特征 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅(Si)、锗(Ge)。硅和锗是4价元素，原子的最外层轨道上有4个价电子。 1、N型半导体 2、P型半导体 二、 PN结及其单向导电性 1、PN结的形成 2、PN结的单向导电性 4.1.2 半导体二极管 一、半导体二极管的结构 二、 半导体二极管的伏安特性 1、正向特性 2、反向特性 组织教学：检查学生出勤情况，安定课堂秩序。 新课教学： 4.1 半导体的基本知识 半导体器件是用半导体材料制成的电子器件。常用的半导体器件有二极管、三极管、场效应晶体管等。半导体器件是构成各种电子电路最基本的元件。 4.1.1 半导体及PN结 一、半导体的导电特征 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅(Si)、锗(Ge)。硅和锗是4价元素，原子的最外层轨道上有4个价电子。 1、热激发产生自由电子和空穴 每个原子周围有四个相邻的原子，原子之间通过共价键紧密结合在一起。两个相邻原子共用一对电子。 室温下，由于热运动少数价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子，同时在共价键中留下一个空位这个空位称为空穴。失去价电子的原子成为正离子，就好象空穴带正电荷一样。 在电子技术中，将空穴看成带正电荷的载流子。 2、空穴的运动 有了空穴，邻近共价键中的价电子很容易过来填补这个空穴，这样空穴便转移到邻近共价键中。新的空穴又会被邻近的价电子填补。带负电荷的价电子依次填补空穴的运动，从效果上看，相当于带正电荷的空穴作相反方向的运动。 本征半导体中有两种载流子：带负电荷的自由电子和带正电荷的空穴 热激发产生的自由电子和空穴是成对出现的，电子和空穴又可能重新结合而成对消失，称为复合。在一定温度下自由电子和空穴维持一定的浓度。 3、在纯净半导体中掺入某些微量杂质，其导电能力将大大增强 （1）N型半导体 在纯净半导体硅或锗中掺入磷、砷等5价元素，由于这类元素的原子最外层有5个价电子，故在构成的共价键结构中，由于存在多余的价电子而产生大量自由电子，这种半导体主要靠自由电子导电，称为电子半导体或N型半导体，其中自由电子为多数载流子，热激发形成的空穴为少数载流子。 （2）P型半导体 在纯净半导体硅或锗中掺入硼、铝等3价元素，由于这类元素的原子最外层只有3个价电子，故在构成的共价键结构中，由于缺少价电子而形成大量空穴，这类掺杂后的半导体其导电作用主要靠空穴运动，称为空穴半导体或P型半导体，其中空穴为多数载流子，热激发形成的自由电子是少数载流子。 注意： 无论是P型半导体还是N型半导体都是中性的，对外不显电性。 掺入的杂质元素的浓度越高，多数载流子的数量越多。少数载流子是热激发而产生的，其数量的多少决定于温度。 二、 PN结及其单向导电性 1、PN结的形成 半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两种运动方式。载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动。在半导体中，如果载流子浓度分布不均匀，因为浓度差，载流子将会从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种运动称为扩散运动。 将一块半导体的一侧掺杂成P型半导体，另一侧掺杂成N型半导体，在两种半导体的交界面处将形成一个特殊的薄层→ PN结。 2、PN结的单向导电性 （！）外加正向电压（也叫正向偏置） 外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散运动大大超过漂移运动，N区电子不断扩散到P区，P区空穴不断扩散到N区，形成较大的正向电流，这时称PN结处于导通状态。 （2）外加反向电压（也叫反向偏置） 外加电场与内电场方向相同，增强了内电场，多子扩散难以进行，少子在电场作用下形成反向电流，因为是少子漂移运动产生的，反向电流很小，这时称PN结处于截止状态。 4.1.2 半导体二极管 一、半导体二极管的结构 一个PN结加上相应的电极引线并用管壳封装起来，就构成了半导体二极管，简称二极管。 半导体二极管按其结构不同可分为点接触型和面接触型两类。 点接触型二极管PN结面积很小，结电容很小，多用于高频检波及脉冲数字电路中的